葉敬棠，流體力學家，力學教育家，復旦大學力學專業的創建者，在湍流、計算流體力學、水動力學和空氣動力學等領域有所建樹。
基本介紹
- 中文名：葉敬棠
- 出生地：浙江省衢州市
- 出生日期：1930年10月15日
- 職業：流體力學家，力學教育家
- 畢業院校：浙江大學
- 主要成就：復旦大學力學專業的創建者
人物經歷,研究方向,學術成就,簡歷,主要論著,
人物經歷
葉敬棠父親是一位鐵路工程師，常年在外地工作。葉敬棠出生後10個月時，不幸患上脊髓灰質炎，當時他家在瀋陽市，次月瀋陽即發生震驚世界的“九一八”事變。一家人流離轉徙，千里迢迢返回家鄉。因為得不到有效的治療，右上肢留下了較嚴重的後遺症。
葉敬棠回到江南後，曾先後就讀於浙贛鐵路國小及衢州鹿鳴國小，畢業後進入衢州中學。這所中學以高質量的教學負有盛名，這跟衢州獨特的地理位置有關。抗日戰爭期間，浙贛線始終是日本侵略軍不可逾越的屏障。於是在衢州集中了一批有真才實學的學者，如陳友琴、王西彥等人，吸引了遠至江西、浙南和蘇南淪陷區來的優秀學生。葉敬棠在這些年的學習中打下了紮實的基礎，特別在數學方面表現出出眾的才能。
1950年1月，葉敬棠自衢州中學畢業，同年9月考入浙江大學數學系，得到了蘇步青、陳建功等著名數學家的口傳心授。1952年，全國高等學校院系調整，浙江大學數學系的大部份教師和全部學生併入復旦大學，葉敬棠遂至上海繼續學業，並於1953年7月提前畢業留校任助教。此後他成為蘇步青的助手，主要從事射影微分幾何的研究，在《復旦學報》上先後發表了論文兩篇。
1957年，前蘇聯發射了人造衛星，給我國科技、教育事業以很大的激勵。1958年，復旦大學設立了幾個新的專業，其中力學專業由葉敬棠負責，他擔任數學系力學教研室主任，全面主持各項工作。1959年，上海市力學學會成立，他積極參與學會的活動，擔任第一、二屆理事（不設常務理事），第三屆、第四屆副理事長兼常務理事。
葉敬棠於1964年發表了關於流體力學的第一篇論文《論水翼組的全空泡繞流》，他的絕大部分研究工作則是在“文化大革命”之後完成的，主要包括湍流、計算流體力學、水動力學和空氣動力學等研究領域。葉敬棠積極參加國內、國際學術交流，主要有1983年在日本京都召開的“湍流和流體中混沌現象國際學術討論會”，1985年，在英國斯旺西召開的“第四屆熱問題中的數值方法國際會議”和1991年在美國史丹福大學召開的“第七屆層流和湍流的數值方法國際會議”等，在會上宣讀了論文，引起國內、國際同行的關注和好評。1985—1987年，他到美國紐約州立大學石溪分校機械工程系作訪問研究。988年起，任復旦大學套用力學系學術委員會主任。
葉敬棠是中國力學學會第二、三屆理事。他還擔任中國空氣動力學會理事、國家教委力學教材編審組成員、《上海力學》副主編、《力學進展》編委、《空氣動力學學報》編委等職。
研究方向
葉敬棠早期的科研方向為微分幾何，開設過複變函數、高等數學等課程。此外，他輔導過理論力學課，且和物理系教師一起，參與研究數學專業普通物理的教學。在數學系教師中，相對說來他最熟悉力學，領導上決定由他主持籌建力學專業。當初曾考慮派他去前蘇聯留學，稍後決定去中國科學院力學研究所進修年，由蘇步青寫信給錢學森所長，錢迅速即覆信同意。就在他即將動身之際，1958年7月，力學專業就正式建立了。從無到有，百事待舉，作為負責人的葉敬棠，自然不可能離校潛心研修。他工作繁忙：他得安排教師到上海交大參加力學班，去北京大學進修，去北京航空學院學習流體力學實驗和設計風洞；他得從數學專業抽調高年級學生到同濟大學參加上海市力學訓練班；他寫信給當時在莫斯科大學的谷超豪，要來了莫斯科大學的教學大綱和一批俄文力學書籍；他得組織大家學習研究莫斯科大學、北京大學的教學計畫和大綱，考慮如何在復旦大學實施；特別因為當時不可能從正常渠道購得建造風洞所需的鋼材，還得組織人員四處商量調撥……頭緒紛繁，疲於應接。這期間他還和李國豪、何友聲負責籌建上海力學研究所，直到1959年正式成立並派來所長為止。
就在繁忙的工作中，葉敬棠抓緊時間研讀各種流體力學教材和專著，並先後於1959年開出了連續介質力學和流體力學兩門課程。此後他一直在復旦大學主講流體力學，直到1965年。70年代他負責講授流體力學碩士生的“高等流體力學”課。另外，還開設過氣體力學、粘性流體動力學、氣體的統計輸運理論、湍流概論、湍流的模式理論和計算、水動力學和計算流體力學等課程。
已故著名力學家郭永懷曾對復旦大學力學專業畢業生的質量甚為讚賞，1962年他計畫只招一名研究生，結果竟有兩名復旦畢業生被錄取，他倆的流體力學考試成績明顯優於其他考生。以後幾屆復旦畢業生中，又陸續有人進中國科學院力學研究所工作或攻讀研究生課程。
葉敬棠主張力學專業學生應有紮實的基礎，確保學好本專業各門主要課程。“文化大革命”前，數學析等幾門數學課，對力學和數學專業的學生是一起上課、相同要求的。此後雖然分別授課，但要求仍然很高，這就保證了畢業生能有較強的適應能力，後勁足，因而受到了使用單位的普遍好評。
葉敬棠重視實驗室建設和教材建設。就教材而言，早在1961年他就主持編寫並由上海科技出版社出版了《連續介質力學》、《流體力學》兩書，這兩本書是我國力學領域最早的自編教材之一。後者經長期教學實踐，又由作者作了根本性的補充修改，並於1987年由復旦大學出版社出版。該書在1992年榮獲國家教委優秀教材二等獎。葉敬棠治學嚴謹，教學認真負責。他認為導師的指導作用不能削弱，不贊成一個人帶過多的研究生：“學生過多容易發生放任自流現象，而自流並不等同於培養獨立工作能力。”他經常叮囑學生：“論文中哪些是前人已有的結果，哪些是本人的工作，一定要明確說明，不得含糊。這是寫論文最起碼的要求。”
復旦大學力學專業，迄今共培養了900多名本科生、90多名研究生以及約300名專科生，並設有1個博士點，5個碩士點。其中不少人已成為有突出貢獻的中青年科技專家、博士生導師、院士、研究員、教授等，在力學和相關研究領域中作出了重要貢獻。他們在回顧自己成長道路的時候，都難以忘懷葉敬棠當年給他們打下的良好基礎和重要影響。
學術成就
葉敬棠的流體力學研究涉及面較廣，首先是湍流理論方面。湍流運動是一種複雜的流動，百多年來許多科學家作了大量艱苦的工作，至今仍是未解決的一大難題。現有的主要的湍流理論都是從流體運動的基本方程——納維－斯托克斯方程出發，但實際上卻對方程作了簡化和修改，並且附加了新的假設。這些簡化、修改和假設是如此重大，以至於很難說仍是在用納維—斯托克斯方程來處理湍流。這就導致了尋找適用於湍的新的流體力學方程的工作。動力理論就是其中的一個方面。葉敬棠的《OnKinetic Methods of Descriptionfor Turbulent Flows》一文，從多組分的BBGKY方程式列出發，導出了一組由廣義雷諾方程、單點矩方程等組成的封閉方程組，用以描述湍流，是對動力理論的新貢獻。他還和研究生們把這一工作推廣到多組分氣體湍流情況。這些工作是研究湍流基本問題的新的探索。此外，葉敬棠和他領導的課題組在均勻湍流、湍流的模式理論、湍流的大尺度結構等方面也做了不少工作。
在水動力學方面，葉敬棠首先提出了多個剛體或可變形物體的不定常運動的解法。這是一項難度很大的工作，國際、國內都尚在探索中。潛艇發射魚雷就屬於這一類問題。潛艇的發射管是包在艇內的，當魚雷躍出發射管時，雷體的前半部在艇外，而後半部還在艇的凹龕內，要運動一段時間才全部出艇。這時魚雷經受艇外和艇內兩部分流體的作用和重力的作用，會發生浮沉運動並繞重心轉動。為了避免雷尾和艇殼相碰的嚴重後果並滿足出艇後魚雷的飛行要求，必須精確計算這段時間內魚雷的運動軌跡。葉敬棠的《關於多個物體或可變形物體在理想不可壓縮流體中運動的求解方法》等論文和技術報告解決了不定常運動引起的流場計算問題和物面所受流體的作用力計算問題。根據這些結果，葉敬棠領導的課題組編制了大型計算程式，使用當時國內最大的“銀河”億次計算機，圓滿地完成了魚雷運動軌跡和出口速度分析的課題。
在空氣動力學方面，《關於亞音速繞流問題的強奇性基本解法》一文，導出了求解偶極子強度的強奇性積分方程，據此可得到整體連續分布或局部連續分布的基本解法。文中還給出了具體的數值方法，計算穩定，適用於薄翼帶側滑的飛行計算以及厚翼和組合體的壓力分布計算，也可用到水動力學問題上。
他在計算流體力學方面的工作主要包括：提出了關於對流擴散方程的有自調功能的差分解法（1983）；提出了關於定常納維－斯托克斯方程的差分解法（1983）；提出了關於對流擴散方程的高精度差分格式（1985）；以及提出了關於不定常納維－斯托克斯方程的多重預測－校正算法（1991）等等。這些方法適用範圍較廣，可解決較複雜的流動問題。
葉敬棠既重視理論研究，也重視有重大價值的實際課題的研究。除了上述魚雷發射問題外，他還主持完成了長江口三維流場計算、三次採油的數值模擬等研究項目。他還親自編程上機，和研究生討論程式的細節。迄今為止，他已主持完成國家自然科學基金、教委博士點基金等各種課題達11項。
簡歷
1930年10月15日 出生於浙江省衢州市。
1950年1月 衢州中學畢業，同年9月考入浙江大學數學系。
1952年 轉入復旦大學數學系學習。
1953年7月 任復旦大學數學系助教。
1958年 任復旦大學數學系力學教研室主任、講師。
1980年 任復旦大學數學系副主任兼學術委員會主任、力學教研室主任、副教授。
1985年 晉升復旦大學教授。
1985—1987年 在美國紐約州立大學石溪分校訪問研究。
1988年— 任復旦大學套用力學系學術委員會主任。
1959—1987年 兼任上海市力學學會理事、常務理事、副理事長。
1980—1990年 兼任中國力學學會第二、三屆理事。
主要論著
1 葉敬棠.定常不可壓縮對流擴散方程的一種改進的差分解法.力學學報，1983（2）：111～118.
2 葉敬棠.粘性不可壓縮流體定常流動的差分解法.力學學報，1983 （4）：318～324.
3 Ye Jingtang.On compatibility of the basic hypotheses and the expansions of second order moments in the theory of turbulence.Proceedings of the Second Asian Congress of Fluid Mechanics,1983:35～40.
4 Ye Jingtang.On the strong singular method for the problems of subsonic flow past obstacles.Applied Mathematics and Mechanics,1983,4(5):815～823.
5 Ye Jingtang.On kinetic mechods of description for turbulent flows.Turbulence and Chaotic Phenomena in Fluids,Edited by Tatsumi T.,North-Holland,1984:483～488.
6 葉敬棠.關於多個物體或可變形物體在理想不可壓縮流體中運動的求解方法.水動力學研究與進展，1984（2）：47～54.
7 Ye Jingtang, Zhang Yiqiang, Wu Meijuan. An improved difference method for steady incompressible convective diffusions. Numerical Methods in Thermal Problems(Pt 1),edited by Lewis R. M. and Morgan K.,Pineridge Press.1985:516～524.
8 張榕子，王甸甸，葉敬棠.關於三維物體不定常運動的計算.兵工學報，1987（3）：32～39.
9 葉敬棠，柳兆榮，許世雄等.流體力學.上海：復旦大學出版社，1989.
10 Ye Jingtang, Wang Linshu, Wu Jihong. The numerical method for solving two dimensional unsteady Navier-Stokes equations.Numerical Methods in Laminar and Turbulent Flow(vol.7,Pt.2),edited by Taylor C Chin.J H,Homsy,G M.Pineridge Press,1991:1559-1567.
11 Ye Jingtang,Lu Zhiming, Ren Xiaotao.A new method of reservoir simulation.Numerical Methods in Laminar and Turbulent Flow (Vol.9,Pt.2),Edited by Taylor C,Durbetaki P.Pineridge Press,1995:1432～1441.
